廖偉梁 鄧優(yōu)華 龔康佳 谷亞楠

【摘要】方程式是化學(xué)學(xué)科的基本語(yǔ)言和核心概念，研究方程式對(duì)高中化學(xué)教學(xué)具有重要意義。以2020年3套新課標(biāo)全國(guó)化學(xué)高考題為素材，從考查形式、考查題型、反應(yīng)類型、考查元素、考查方式和難易程度等6個(gè)角度統(tǒng)計(jì)3套高考題方程式的考查特點(diǎn)，結(jié)果顯示：方程式在高考題中的考查形式多種多樣、考查題型全面覆蓋，方程式是體現(xiàn)高考試題基礎(chǔ)性和應(yīng)用性的重要方式，是考查學(xué)生分析與推測(cè)能力的重要載體，建議從強(qiáng)化方程式的地位、培養(yǎng)關(guān)鍵能力的重要作用以及育人功能等方面加強(qiáng)方程式的教學(xué)研究。

【關(guān)鍵詞】方程式? 高考題? 分析與推測(cè)能力? 育人功能

【基金項(xiàng)目】本文系廣東省教育科研“十三五”規(guī)劃2019年度重點(diǎn)科研項(xiàng)目（課題批準(zhǔn)號(hào)：2019ZQJK026）“高中化學(xué)主題教學(xué)實(shí)踐研究”、廣東省教育研究院課題“中學(xué)化學(xué)深度學(xué)習(xí)的問題情境創(chuàng)設(shè)與實(shí)施研究”和廣東省高中化學(xué)學(xué)科基地（2021-2023年）研究成果之一。

【中圖分類號(hào)】G633.8 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）25-0158-03

1.引言

高考是高利害考試，命題傾向不僅關(guān)系到國(guó)家人才的選拔，還對(duì)中學(xué)教學(xué)起著指揮棒的作用[1]。方程式是高考題考查的重點(diǎn)，也是學(xué)生的重要失分點(diǎn)[2]。因此，對(duì)高考題方程式的研究對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)具有重要意義。新課標(biāo)全國(guó)化學(xué)高考題，分為Ⅰ卷、Ⅱ卷和Ⅲ卷，共有全國(guó)26個(gè)省 （自治區(qū)、直轄市） 使用，具有覆蓋面廣、代表性強(qiáng)、影響力大的特點(diǎn)。本研究以2020年3套新課標(biāo)全國(guó)化學(xué)高考題為素材，從考查形式、考查題型、反應(yīng)類型、考查元素、考查方式和難易程度等6個(gè)角度統(tǒng)計(jì)3套高考題的方程式，從中發(fā)現(xiàn)化學(xué)高考題方程式的考查特點(diǎn)，為中學(xué)化學(xué)方程式教學(xué)提出有益建議。

2.研究設(shè)計(jì)

為了探查3套高考題方程式的考查特點(diǎn)，6個(gè)角度具體按照如下方式進(jìn)行分類：考查形式分為化學(xué)方程式、離子方程式、電離方程式、熱化學(xué)方程式和電極方程式;考查題型分為選擇題和非選擇題兩部分，其中非選擇題分為實(shí)驗(yàn)題、化工題、原理題、結(jié)構(gòu)題、有機(jī)題;反應(yīng)類型分為無機(jī)反應(yīng)和有機(jī)反應(yīng)兩部分，其中無機(jī)反應(yīng)分為氧化還原反應(yīng)和非氧化還原反應(yīng)，有機(jī)反應(yīng)分為取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、消去反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、加聚反應(yīng)、縮聚反應(yīng);考查元素分為金屬元素和非金屬元素，兩種元素又分別分為短周期元素和長(zhǎng)周期元素，所有屬于有機(jī)反應(yīng)的全部歸類為非金屬元素，即碳元素;考查方式分為直接考查和間接考查，其中直接考查分為書寫、配平、是否發(fā)生，間接考查分為產(chǎn)物及其性質(zhì)、反應(yīng)類型、反應(yīng)條件、計(jì)算;考查難易程度分為常規(guī)反應(yīng)和陌生反應(yīng)，其中常規(guī)反應(yīng)包含“教材基本反應(yīng)”和“課堂拓展反應(yīng)”，陌生反應(yīng)是指學(xué)生需要通過已知條件和已有知識(shí)進(jìn)行推斷的反應(yīng)。

3.結(jié)果分析

3.1 方程式在高考題中的考查形式多種多樣、考查題型全面覆蓋

從考查形式看，化學(xué)方程式、離子方程式、電離方程式、熱化學(xué)方程式和電極方程式均有涉及，總個(gè)數(shù)在35～45之間，化學(xué)方程式的考查數(shù)量幾乎占據(jù)一半;從考查題型看，3套試卷涉及方程式的考查分值均超過50分，選擇題和非選擇題均有涉及，超過半數(shù)的選擇題涉及方程式的考查，非選擇題中化工題的方程式考查分值最大，化工題每一小空幾乎都涉及方程式的考查;令人意外的是，通常認(rèn)為結(jié)構(gòu)題一般不涉及方程式的考查，在Ⅱ卷打破了這一慣性思維（Ⅱ卷第35題第5小問要求考生根據(jù)反應(yīng)原理示意圖，用離子方程式表示利用稀土銪鹽提升太陽(yáng)能電池效率和使用壽命的反應(yīng)過程）。由此可見，方程式作為化學(xué)學(xué)科的特有語(yǔ)言，在高考題中的考查形式多種多樣、考查題型全面覆蓋，這充分說明了方程式在“描述物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)”方面的獨(dú)特性和不可替代性。

3.2方程式是考查學(xué)生分析與推測(cè)能力的重要載體

分析與推測(cè)能力是依據(jù)高考評(píng)價(jià)體系提煉的化學(xué)學(xué)科4個(gè)關(guān)鍵能力之一，是知識(shí)的抽象理論到具體應(yīng)用，包括判斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)、分析物質(zhì)性質(zhì)、預(yù)測(cè)反應(yīng)現(xiàn)象和推斷反應(yīng)結(jié)果[3]。

從考查方式看，直接考查的數(shù)量多于間接考查，間接考查以“產(chǎn)物及其性質(zhì)”居多，直接考查以“是否發(fā)生”居多：“是否發(fā)生”要求學(xué)生根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，預(yù)測(cè)反應(yīng)的現(xiàn)象和結(jié)果，如Ⅰ卷選擇題第8題B選項(xiàng)要學(xué)生判斷紫花前胡醇是否可以使酸性重鉻酸鉀變色，考生需要利用題目給定的信息（紫花前胡醇的結(jié)構(gòu)中含有碳碳雙鍵），判斷該反應(yīng)的現(xiàn)象（由橙紅色變?yōu)榫G色）。從考查方式看，Ⅰ卷和Ⅱ卷以陌生反應(yīng)居多，而III卷則以常規(guī)反應(yīng)居多，因?yàn)镮II卷是云南、廣西、貴州、四川、西藏五?。ㄗ灾螀^(qū)）等西部省份考試用卷，這也從側(cè)面上體現(xiàn)了全國(guó)高考題的地域適用性。

3.3 方程式是體現(xiàn)高考試題基礎(chǔ)性和應(yīng)用性的重要方式

基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性是高考評(píng)價(jià)體系提出的考查要求（簡(jiǎn)稱“四翼”考查要求），也是高考化學(xué)試題命制的基本方向?！盎A(chǔ)性”旨在考查學(xué)生對(duì)學(xué)科基本概念、基本原理、基本技能和思想方法的掌握和應(yīng)用程度，“應(yīng)用性”旨在考查學(xué)生遷移課堂所學(xué)內(nèi)容、理論聯(lián)系實(shí)際的能力和水平[4]。

從反應(yīng)類型的角度看，無機(jī)反應(yīng)的考查數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于有機(jī)反應(yīng)，無機(jī)反應(yīng)是學(xué)習(xí)有機(jī)反應(yīng)的基礎(chǔ);無機(jī)反應(yīng)中，氧化還原反應(yīng)的考查多于非氧化還原反應(yīng)，非氧化還原反應(yīng)也是學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)的基礎(chǔ);有機(jī)反應(yīng)中，取代反應(yīng)是有機(jī)化學(xué)方程式考查的主要反應(yīng)類型，還原反應(yīng)、加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的考查數(shù)量均為0，取代反應(yīng)是高中階段學(xué)習(xí)有機(jī)反應(yīng)的基礎(chǔ)反應(yīng)。從考查元素的角度看，非金屬元素的數(shù)量多于金屬元素;非金屬元素共涉及7種，分別是C、S、Cl、N、O、S、B，全部為短周期元素，總數(shù)排名前三位的元素分別是C（共37個(gè)）、Cl（共11個(gè)）、S（共8個(gè)）;金屬元素共涉及13種，短周期元素有3種（Na、Mg、Al），長(zhǎng)周期元素共有10種，總數(shù)排名前三位的元素分別是Fe（共11個(gè)）、Al（共7個(gè)）、Na（共6個(gè)）。

4.教學(xué)啟示

4.1 強(qiáng)化方程式在化學(xué)學(xué)科的重要地位

方程式在化學(xué)學(xué)科中的重要性不言而喻，要強(qiáng)化方程式在化學(xué)學(xué)科的重要地位，首先要重視學(xué)生方程式書寫能力的提高。有關(guān)方程式書寫策略在很多文獻(xiàn)記載[5-7]，在此推薦一種“化散為整”的教學(xué)策略，即通過適當(dāng)替換、舉一反三等方式，將類似的方程式進(jìn)行歸類，發(fā)掘其中的規(guī)律，通過一個(gè)方程式掌握一類方程式，達(dá)到舉三反一、觸類旁通的效果。如：氯氣與二氧化硫在水溶液中反應(yīng)（Cl2+SO2+2H2O? ? ? ?H2SO4+2HCl），這是一個(gè)高一化學(xué)必修階段所學(xué)的一個(gè)常規(guī)反應(yīng)，根據(jù)“化散為整”的策略，氧化劑（Cl2）可以派生出Br2、I2、MnO4-、Cr2O72-等一系列常見的氧化劑，還原劑（SO2）可以派生出SO32-、HSO3-、S2O52-、C2O42-、HC2O4-、H2C2O4等一系列常見的還原劑，考查的方式可以是書寫、是否發(fā)生、產(chǎn)物及其性質(zhì)、計(jì)算等等。這些考點(diǎn)在近幾年的全國(guó)高考題中均以不同的方式進(jìn)行了考查。

4.2 提高方程式培養(yǎng)關(guān)鍵能力的重要作用

關(guān)鍵能力是指面對(duì)真實(shí)復(fù)雜情境時(shí)，認(rèn)識(shí)問題、分析問題、解決問題所必須具備的能力[8]。單旭峰[3]提出化學(xué)學(xué)科考試的4種關(guān)鍵能力分別為理解與辨析能力、分析與推測(cè)能力、歸納與論證能力、探究與創(chuàng)新能力。利用方程式培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力，需要教師善于挖掘方程式所傳遞的相關(guān)信息，并以此為線索，將相關(guān)化學(xué)概念、物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)操作等知識(shí)融入其中，成為培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力的最好素材。

以實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的化學(xué)方程式為例：MnO2+4HCl（濃）？勖? MnCl2+Cl2↑+2H2O，通過問題情境的設(shè)置，以相關(guān)知識(shí)為載體，提高學(xué)生的關(guān)鍵能力。在理解與辨析能力的培養(yǎng)方面，可以設(shè)置以下問題：如何快速確定4個(gè)基本概念（氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物）、如何辨析易混淆的概念（如氧化劑與氧化產(chǎn)物、還原劑與還原產(chǎn)物）、如何避免方程式書寫的易錯(cuò)點(diǎn)（如氣體符號(hào)、加熱符號(hào)、配平等）;在分析與推測(cè)能力的培養(yǎng)方面，可以設(shè)置以下問題：該反應(yīng)是否可以推測(cè)一些物質(zhì)的氧化性及還原性強(qiáng)弱順序（如MnO2的氧化性強(qiáng)于Cl2、濃鹽酸的還原性強(qiáng)于Cl2）、預(yù)測(cè)反應(yīng)有哪些現(xiàn)象（固體的變化、溶液顏色的變化、氣體的顏色等）、如何避免反應(yīng)的一些不良后果？（如何避免將氯氣排放至空氣中，如何處理反應(yīng)后的溶液等）;在歸納與論證能力的培養(yǎng)方面，可以設(shè)置以下問題：氧化劑可以用哪些物質(zhì)代替[如KClO3、KMnO4、Ca（ClO）2、PbO2等]、還原劑可以用哪些物質(zhì)代替（如氯化鈉固體與濃硫酸的混合物等）、實(shí)驗(yàn)室還有哪些物質(zhì)也可以用類似的方法制?。ㄈ玟鍐钨|(zhì)）;在探究與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面，可以設(shè)置以下問題：如何設(shè)計(jì)“探究不同氧化劑（如MnO2和KClO3）制取氯氣的優(yōu)劣性”實(shí)驗(yàn)方案（如實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)用品、實(shí)驗(yàn)操作等）、可以通過哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)衡量?jī)烧叩膬?yōu)劣性、如何評(píng)價(jià)該實(shí)驗(yàn)方案的可行性等。

4.3 發(fā)揮方程式在化學(xué)學(xué)科的育人功能

2020年高考化學(xué)試題以化學(xué)方程式為載體，從傳播基礎(chǔ)知識(shí)、展現(xiàn)化學(xué)價(jià)值、激發(fā)科學(xué)精神和弘揚(yáng)愛國(guó)主義四個(gè)方面落實(shí)育人功能[9]。如：Ⅰ卷第7題以新型冠狀病毒肺炎診療方案作為考查情境，體現(xiàn)了化學(xué)工業(yè)為疫情防控提供的強(qiáng)有力物質(zhì)支撐，讓學(xué)生充分感受到化學(xué)對(duì)人類進(jìn)步的重大貢獻(xiàn)，深刻認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值;Ⅱ卷第7題以北宋沈括《夢(mèng)溪筆談》煉銅工藝為考查情境，讓學(xué)生充分了解到中國(guó)古代化學(xué)的輝煌成就，有利于增強(qiáng)學(xué)生們對(duì)中華文化的自信;Ⅲ卷第36題以我國(guó)科學(xué)家在[4+2]環(huán)加成反應(yīng)的研究成果為考查情境，有利于增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情。另外，Ⅱ卷和Ⅲ卷第26題均圍繞氯及其化合物展開，以其在殺菌、消毒和化工領(lǐng)域的應(yīng)用為背景，考查學(xué)生對(duì)于化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活中融會(huì)貫通的能力，以Ⅱ卷中“84消毒液”與酸性清潔劑反應(yīng)方程式的考查為例，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科科學(xué)傳播知識(shí)的能力和解釋生活中化學(xué)問題的育人功能。

綜上，在高考綜合改革背景下，應(yīng)該深入研究方程式在歷年高考題的考查特點(diǎn)，真正發(fā)揮方程式在培養(yǎng)學(xué)生核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力和必備知識(shí)的重要作用，提升化學(xué)方程式的育人功能。

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